JP7287738B2

JP7287738B2 - エアロゾル生成装置及びその動作方法

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Publication number: JP7287738B2
Application number: JP2020564090A
Authority: JP
Inventors: キョンイ、ウォン; チュンスンウ、ポール; ウクユン、ソン; ナムハン、テ
Original assignee: ケーティーアンドジーコーポレイション
Priority date: 2019-07-29
Filing date: 2020-05-08
Publication date: 2023-06-06
Anticipated expiration: 2040-05-08
Also published as: JP2021535731A; US11925214B2; WO2021020699A1; KR102278593B1; CN112584719A; EP3820317A4; EP3820317B1; US20230096029A1; EP3820317A1; KR20210014016A; CN112584719B

Description

本発明は、エアロゾル生成装置及びその動作方法に関する。

最近、伝統的なシガレットの代案に係わる需要が増加している。例えば、シガレットを燃焼させるよりは、エアロゾル生成物質を加熱することで、エアロゾルを発生させるエアロゾル生成装置に対する需要が増加している。これにより、加熱式シガレットまたは加熱式エアロゾル生成装置に係わる研究が活発に進められている。

エアロゾル生成装置に含まれたヒータは、電力を供給されることで、エアロゾル生成物質を加熱する。好ましいエアロゾルを均一に生成するために、ヒータに供給される電力を適切に制御することは、非常に重要である。そのためには、温度センサー素子を含まないエアロゾル生成装置の場合、ヒータの温度を正確に決定する必要がある。

本発明が解決しようとする課題は、ヒータの温度を正確に推定することで、均一なエアロゾルを生成することができるエアロゾル生成装置を提供することである。本実施例がなそうとする技術的課題は、前述したような技術的課題に限定されず、以下の実施例からさらに他の技術的課題が類推されうる。

１以上の実施例によれば、エアロゾル生成装置は、エアロゾル生成物質を加熱してエアロゾルを生成するヒータと、既設定の前記ヒータの抵抗及び前記ヒータに供給された電力に基づいて、前記ヒータに流れる電流を計算し、前記ヒータに流れる電流を測定し、前記計算された電流と前記測定された電流との差に基づいて、前記ヒータに供給される電力を制御する制御部と、を含む。

前記制御部は、複数の電流差値と複数のヒータ温度値との関係をルックアップテーブルの形態に保存するメモリをさらに含んでもよい。前記供給電流と前記フィードバックされた電流との差値を求め、前記差値に基づいて前記ヒータの温度を推定し、前記推定された温度によって前記ヒータに供給される電力を制御することができる。

前記制御部は、前記ルックアップテーブルにアクセスし、前記計算された電流と前記測定された電流との差に対応する温度を識別し、前記識別された温度に基づいて、前記ヒータの温度を推定することができる。

１以上の実施例によれば、エアロゾル生成装置の動作方法は、ヒータに電力を供給する段階と、既設定の前記ヒータの抵抗及び前記ヒータに供給された電力に基づいて、前記前記電力によって前記ヒータに流れる電流を計算する段階と、前記ヒータに流れる電流を測定する段階と、前記計算された電流と前記測定された電流との差に基づいて、前記ヒータに供給される電力を制御する段階と、を含む。

前記供給電流と前記フィードバックされた電流とを比較する段階は、前記計算された電流と前記測定された電流との差値を求める段階を含んでもよい。

前記ヒータに供給される電力を制御する段階は、前記差値に基づいて前記ヒータの温度を推定する段階と、前記推定された温度によって前記ヒータに供給される電力を調節する段階と、を含んでもよい。

前記ヒータの温度を推定する段階は、複数のヒータ温度値と複数の電流差値との関係を示す既保存のルックアップテーブルにアクセスする段階と、前記ルックアップテーブルによって計算された電流と測定された電流との差に対応する温度を識別する段階と、前記識別された温度に基づいて前記ヒータの温度を推定する段階と、を含んでもよい。

本発明によれば、エアロゾル生成装置は、別途の温度センサーなしにヒータの温度を精密に推定し、推定された温度によってヒータに供給される電力を制御することができる。これにより、ユーザは、均一な喫煙経験を提供されうる。

一方、本開示の実施例による効果は、前述した効果に制限されず、言及されていない効果は、本明細書及び添付された図面から本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に明確に理解されるであろう。

一実施例によるエアロゾル生成物質を保有する交換可能なカートリッジと、それを備えたエアロゾル生成装置の結合関係を概略的に示す分離斜視図である。図１に図示されたエアロゾル生成装置の例示的な一作動状態を示す斜視図である。図１に図示されたエアロゾル生成装置の例示的な他の作動状態を示す斜視図である。一実施例によるエアロゾル生成装置のハードウェア構成を示すブロック図である。一実施例によるエアロゾル生成装置の動作方法を示すフローチャートである。

１以上の実施例によれば、エアロゾル生成装置は、エアロゾル生成物質を加熱してエアロゾルを生成するヒータと、既設定の前記ヒータの抵抗及び前記ヒータに供給された電力に基づいて前記ヒータに流れる電流を計算し、前記ヒータに流れる電流を測定し、前記計算された電流と前記測定された電流との差に基づいて、前記ヒータに供給される電力を制御する制御部と、を含む。

実施例で使用される用語は、本発明での機能を考慮しながら、可能な限り、現在広く使用される一般的な用語を選択したが、それは、当分野に携わる技術者の意図、判例、または新たな技術の出現などによっても異なる。また、特定の場合は、出願人が任意に選定した用語もあり、その場合、当該発明の説明部分において、詳細にその意味を記載する。従って、本発明で使用される用語は、単純な用語の名称ではない、その用語が有する意味と、本発明の全般にわたる内容とを基に定義されなければならない。

明細書全体において、ある部分がある構成要素を「含む」とするとき、それは、特別に反対となる記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含んでもよいということを意味する。また、明細書に記載された「…部」、「…モジュール」というような用語は、少なくとも１つの機能や動作を処理する単位を意味し、それは、ハードウェアまたはソフトウェアによって具現されるか、あるいはハードウェアとソフトウェアとの結合によっても具現される。

ここで、使用された「少なくとも１つ」のような表現は、全体構成リストを修飾し、リストの個別構成を修飾しない。例えば、、「ａ、ｂ及びｃのうち少なくとも１つ」という表現は、「ａ」、「ｂ」、「ｃ」、「ａとｂ」、「ａとｃ」、「ｂとｃ」、または「ａ、ｂ及びｃ」をいずれも含むと理解されねばならない。

あるエレメントまたはあるレイヤが他のエレメントまたは他のレイヤの「上方に」、「上に」、「連結された」または「結合された」と指称されるとき、これは、他のエレメントまたは他のレイヤに直接連結されたり、直接結合されたり、または、別途の結合されたエレメントまたはレイヤが存在してもよい。対照的に、あるエレメントが他のエレメントまたはレイヤの「直ぐ上に」、「直上に」、「直接に連結された」または「直接に結合された」と言及されるとき、中間に別途のエレメントが存在しないと理解されねばならない。同じ参照番号は、全体として同じ要素を指称する。

以下、添付図面に基づいて、本発明の実施例について本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施可能なように詳細に説明する。しかし、本発明は、様々な異なる形態としても具現され、ここで説明する実施例に限定されない。

以下、図面に基づいて本発明の実施例を詳細に説明する。

図１は、一実施例によるエアロゾル生成物質を保有する交換可能なカートリッジと、それを備えたエアロゾル生成装置の結合関係を概略的に示す分離斜視図である。

図１を参照すれば、エアロゾル生成装置５は、エアロゾル生成物質を保有するカートリッジ２０と、カートリッジ２０を支持する本体１０と、を含む。

カートリッジ２０は、本体１０と結合することができる。カートリッジ２０の一部が本体１０の収容空間１９に挿入されることで、カートリッジ２０が本体１０に装着される。

カートリッジ２０は、例えば、液体状態、固体状態、気体状態、ゲル（ｇｅｌ）状態のうち、少なくともいずれか１つの状態を有するエアロゾル生成物質を保有することができる。エアロゾル生成物質は、液状組成物を含んでもよい。例えば、液状組成物は、揮発性タバコ香成分を含むタバコ含有物質を含む液体でもあり、非タバコ物質を含む液体でもある。

液状組成物は、例えば、水、ソルベント、エチルアルコール、植物抽出物、香料、香味制、及びビタミン混合物のうちいずれか１つの成分や、これら成分の混合物を含んでもよい。香料は、メントール、ペパーミント、スペアミントオイル、各種果物の香り成分などを含むが、それらに制限されるものではない。香味剤は、ユーザに多様な香味または風味を提供する成分を含んでもよい。ビタミン混合物は、ビタミンＡ、ビタミンＢ、ビタミンＣ、及びビタミンＥのうち、少なくとも１つが混合されたものでもあるが、それに制限されない。また、液状組成物は、グリセリン及びプロピレングリコールのようなエアロゾル形成剤を含んでもよい。

例えば、液状組成物は、ニコチン塩が添加された任意の重量比のグリセリン及びプロピレングリコール溶液を含んでもよい。液状組成物には、２種以上のニコチン塩が含まれてもよい。ニコチン塩は、ニコチンに有機酸または無機酸を含む適切な酸を添加することで形成されうる。ニコチンは、自然に発生するニコチンまたは合成ニコチンであって、液状組成物の総溶液重量に対する任意の適切な重量の濃度を有することができる。

ニコチン塩の形成のための酸は、血中ニコチン吸収速度、エアロゾル生成装置５の作動温度、香味または風味、溶解度などを考慮して適切に選択されうる。例えば、ニコチン塩の形成のための酸は、安息香酸、乳酸、サリチル酸、ラウリン酸、ソルビン酸、レブリン酸、ピルビン酸、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、バレリン酸、カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、クエン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、フェニル酢酸、酒石酸、コハク酸、フマル酸、グルコン酸、サッカリン酸、マロン酸またはリンゴ酸で構成された群から選択される単独の酸または前記群から選択される２以上の酸の混合でもあるが、それらに限定されない。

カートリッジ２０は、本体１０から伝達される電気信号または無線信号などによって作動することで、カートリッジ２０の内部のエアロゾル生成物質の相(phase)を気体の相に変換して、エアロゾル(aerosol)を発生させる機能を行う。エアロゾルは、エアロゾル生成物質から発生した蒸気化された粒子と空気が混合された状態の気体を意味することができる。

例えば、カートリッジ２０は、本体１０から電気信号を受信することにより、例えば、超音波振動方式を用いるか、誘導加熱方式を用いてエアロゾル生成物質を加熱することで、エアロゾル生成物質の相を変換することができる。一実施例において、カートリッジ２０は、自体の電力源を含み、本体１０から受信された電気的な制御信号や無線信号に基づいてエアロゾルを発生させることができる。

カートリッジ２０は、内部にエアロゾル生成物質を収容する液体保存部２１と、液体保存部２１のエアロゾル生成物質をエアロゾルに変換する機能を行う霧化器(atomizer)を含んでもよい。

液体保存部２１が内部に「エアロゾル生成物質を収容する」ということは、液体保存部２１が容器(container)の用途のようにエアロゾル生成物質を単純に入れる機能を行うことと、液体保存部２１の内部に、例えば、スポンジ(sponge)や綿や布や多孔性セラミック構造体のようなエアロゾル生成物質を含浸（すなわち、含有）する要素を含むことを意味する。

霧化器は、例えば、エアロゾル生成物質を吸収して、エアロゾルに変換するための最適の状態に保持する液体伝達手段（例えば、wick；ウィック）と、液体伝達手段を加熱してエアロゾルを発生させるヒータを含んでもよい。

液体伝達手段は、例えば、綿纎維、セラミック纎維、ガラス繊維、多孔性セラミックの少なくとも１つを含んでもよい。

ヒータは、電気抵抗によって熱を発生させることで、液体伝達手段に伝達されるエアロゾル生成物質を加熱するために、銅、ニッケル、タングステンなどの金属素材を含んでもよい。ヒータは、例えば、金属熱線(wire)、金属熱板(plate)、セラミック発熱体などによっても具現される。また、ヒータは、ニクロム線のような素材を用いる伝導性フィラメントによっても具現されるか、液体伝達手段に巻かれるか、液体伝達手段に隣接して配置されてもよい。

また、霧化器は、エアロゾル生成物質を吸収してエアロゾルに変換するための最適の状態に保持し、エアロゾル生成物質を加熱してエアロゾルを発生させるメッシュ状(mesh shape)や板状(plate shape)の発熱体によっても具現される。その場合、別途の液体伝達要素が不要にもなる。

カートリッジ２０の内部に収容されたエアロゾル生成物質を外部から視覚的に確認可能なように、カートリッジ２０の液体保存部２１は、少なくとも一部が透明な部分を含んでもよい。液体保存部２１は、本体１０への結合時に本体１０の溝１１に挿入されるように液体保存部２１から突出する突出窓２１ａを含んでもよい。マウスピース２２及び／または液体保存部２１の全体が透明なプラスチックやガラスなどの素材によって製作される。または、突出窓２１ａだけが透明な素材によっても製作される。

本体１０は、収容空間１９の内側に配置された接続端子１０ｔを含む。本体１０の収容空間１９にカートリッジ２０の液体保存部２１が挿入されれば、本体１０は、接続端子１０ｔを通じてカートリッジ２０に電力を提供するか、カートリッジ２０の作動に係わる信号をカートリッジ２０に供給することができる。

カートリッジ２０の液体保存部２１の一端には、マウスピース２２が結合される。マウスピース２２は、エアロゾル生成装置５のユーザの口腔に挿入される部分である。マウスピース２２は、液体保存部２１内部のエアロゾル生成物質から発生したエアロゾルを外部に排出する排出孔２２ａを含む。

スライダ７は、本体１０上で移動可能なように本体１０に結合される。スライダ７は、本体１０に対して移動することで、本体１０に結合されたカートリッジ２０のマウスピース２２の少なくとも一部を覆うか、マウスピース２２の少なくとも一部を露出させる。スライダ７は、カートリッジ２０の突出窓２１ａの少なくとも一部を外部に露出させる長孔７ａを含む。

図１に図示されたように、スライダ７は、内部が空いており、両側端部が開放された筒状でもあるが、スライダ７の構造は、それに制限されない。例えば、スライダ７は、本体１０の縁部に結合された状態を保持しつつ、本体１０に対して移動可能なクリップ状の断面形状を有する折り曲げられた板構造を有してもよい。他の例として、スライダ７は、湾曲された円弧状の断面形状を有する曲がった半円筒状を有してもよい。

スライダ７は、本体１０とカートリッジ２０に対するスライダ７の位置を保持するための磁性体を含んでもよい。磁性体は、永久磁石や、鉄、ニッケル、コバルト、または、それらの合金のような素材を含んでもよい。

磁性体は、互いに対向する２つの第１磁性体８ａと、互いに対向する２つの第２磁性体８ｂを含んでもよい。第１磁性体８ａは、スライダ７の移動方向である本体１０の長手方向（すなわち、本体１０の延長方向）に第２磁性体８ｂと互いに離隔して配置される。

本体１０は、スライダ７が本体１０に対して移動する間、スライダ７の第１磁性体８ａと第２磁性体８ｂが移動する経路上に配置された固定磁性体９を含む。本体１０の固定磁性体９も収容空間１９を間に置いて互いに対向するように２つが設けられる。

固定磁性体９と第１磁性体８ａ、または固定磁性体９と第２磁性体８ｂとの間で作用する磁力によってスライダ７は、マウスピース２２の端部を覆うか、露出させる位置に安定して保持される。

本体１０は、スライダ７が本体１０に対して移動する間、スライダ７の第１磁性体８ａと第２磁性体８ｂの移動する経路上に配置される位置変化感知センサー３を含む。位置変化感知センサー３は、例えば、ホール効果(hall effect)を用いて磁場の変化を感知し、感知された変化に基づいて信号を生成するホールセンサー(hall Integrated Circuit)を含んでもよい。

前述した実施例によるエアロゾル生成装置５において、本体１０とカートリッジ２０とスライダ７の水平断面は、ほぼ長方形であるが（すなわち、長手方向視）、実施例は、そのようなエアロゾル生成装置５の形状によって制限されない。エアロゾル生成装置５は、例えば、円形や、楕円形や、正方形や、さまざまな形態の多角形の断面形状を有してもよい。また、エアロゾル生成装置５が、必ずしも直線的に延びる構造に制限されるものではなく、ユーザが手にしやすくなるように、流線形に湾曲されたり、特定領域で既定の角度にも折り曲げられる。

図２は、図１に示された実施例に係わるエアロゾル生成装置の例示的な一作動状態を示す斜視図である。

図２において、スライダ７は、本体１０と結合されたカートリッジのマウスピース２２の端部を覆う位置に移動される。その状態で、マウスピース２２は、外部の異物から安全に保護され、清潔な状態に保持される。

ユーザは、スライダ７の長孔７ａを通じてカートリッジの突出窓２１ａを視覚的に確認することで、カートリッジが保有するエアロゾル生成物質の残量を確認することができる。ユーザは、エアロゾル生成装置５を使用するために、スライダ７を本体１０の長手方向に移動させうる。

図３は、図１に示された実施例に係わるエアロゾル生成装置の例示的な他の作動状態を示す斜視図である。

図３では、スライダ７が本体１０と結合されたカートリッジのマウスピース２２の端部を外部に露出させる位置に移動した作動状態が図示された。その状態で、ユーザは、マウスピース２２を自分の口腔に挿入してマウスピース２２の排出孔２２ａを通じて排出されるエアロゾルを吸い込むことができる。

図３のように、スライダ７がマウスピース２２の端部を外部に露出させる位置に移動するとき、カートリッジの突出窓２１ａは、スライダ７の長孔７ａを通じて依然として外部に露出される。したがって、ユーザは、スライダ７の位置に関係なく、カートリッジが保有するエアロゾル生成物質の残量を視覚的に確認することができる。

以上、図１ないし図３を参照して説明したエアロゾル生成装置５の構造は、例示的なものであって、本開示の実施例によるエアロゾル生成装置の構造がそれに限定されない。したがって、図１ないし図３に図示されていない新たな構造がさらに追加されるか、図示された構造の一部が省略または変更されうる。例えば、エアロゾル生成装置は、シガレットを収容する内部空間をさらに含んでもよい。

図４は、一実施例によるエアロゾル生成装置の構成を示すブロック図である。

図４を参照すれば、エアロゾル生成装置５は、バッテリ１０１、ヒータ１０２、センサー１０３、ユーザインターフェース１０４、メモリ１０５、制御部１０６、パルス幅変調処理部１０７、スイッチ１０８、及びフィードバック回路１０９を含んでもよい。

しかし、エアロゾル生成装置５の内部構造は、図４に図示されたものに限定されない。エアロゾル生成装置５の設計によって、図４に図示された構成の一部が省略されるか、新たな構成がさらに追加されうるということを、本実施例に係わる技術分野で通常の知識を有する者であれば、理解できるであろう。

エアロゾル生成装置５がカートリッジなしに本体を含む実施例において、エアロゾル生成装置５の構成要素は、本体に位置してもよい。エアロゾル生成装置５が本体及びカートリッジを含む他の実施例において、エアロゾル生成装置５の構成要素は、本体及び／またはカートリッジに位置してもよい。

以下、エアロゾル生成装置５に含まれた各構成が位置する空間を限定せず、各構成の動作について説明する。

バッテリ１０１は、エアロゾル生成装置５の動作に用いられる電力を供給する。例えば、バッテリ１０１は、ヒータ１０２が加熱されるように電力を供給することができる。また、バッテリ１０１は、エアロゾル生成装置５内に備えられた他の構成の動作に必要な電力を供給することができる。バッテリ１０１は、充電可能なバッテリであるか、使い捨てバッテリでもある。例えば、バッテリ１０１は、リチウムリン酸鉄(LiFePO₄)バッテリ、酸化リチウムコバルト(LiCoO₂)バッテリ、リチウムチタン酸塩バッテリ及びリチウムポリマー(LiPoly)バッテリでもあるが、それらに限定されない。

ヒータ１０２は、制御部１０６の制御によってバッテリ１０１から電力を供給される。ヒータ１０２は、バッテリ１０１から電力を供給されてエアロゾル生成装置５に挿入されたシガレットを加熱するか、エアロゾル生成装置５に装着されたカートリッジを加熱することができる。

ヒータ１０２は、エアロゾル生成装置５の本体に位置してもよい。または、ヒータ１０２は、カートリッジ２２に位置してもよい。ヒータ１０２がカートリッジ２２に位置する場合、ヒータ１０２は、本体１０及び／またはカートリッジ２２に位置するバッテリ１０１から電力を供給されてもよい。

ヒータ１０２は、任意の適した電気抵抗性物質によって形成される。例えば、適した電気抵抗性物質は、チタン、ジルコニウム、タンタル、白金、ニッケル、コバルト、クロム、ハフニウム、ニオブ、モリブデン、タングステン、錫、ガリウム、マンガン、鉄、銅、ステンレス鋼、ニクロムなどを含む金属または金属合金でもあるが、それらに制限されない。また、ヒータ１０２は、金属熱線(wire)、電気伝導性トラック(track)が配置された金属熱板(plate)、セラミック発熱体などによって具現されるが、それに制限されない。

一実施例において、ヒータ１０２は、カートリッジ２２に含まれた構成でもある。カートリッジ２２は、ヒータ１０２、液体伝達手段、及び液体保存部２１を含んでもよい。液体保存部２１に収容されたエアロゾル生成物質は、液体伝達手段に吸収され、ヒータ１０２は、液体伝達手段に吸収されたエアロゾル生成物質を加熱してエアロゾルを発生させることができる。例えば、ヒータ１０２は、ニッケルクロムのような素材を含み、液体伝達手段に巻かれるか、液体伝達手段に隣接して配置される。

他の実施例において、ヒータ１０２は、エアロゾル生成装置５の収容空間に挿入されたシガレットを加熱することができる。エアロゾル生成装置５の収容空間にシガレットが収容されることにより、ヒータ１０２は、シガレットの内部及び／または外部に位置してもよい。これにより、ヒータ１０２は、シガレット内のエアロゾル生成物質を加熱してエアロゾルを発生させうる。

一方、ヒータ１０２は、誘導加熱式ヒータでもある。ヒータ１０２は、シガレットまたはカートリッジ２２を誘導加熱方式で加熱するための電気伝導性コイルを含んでもよく、シガレットまたはカートリッジ２２には、誘導加熱式ヒータによって加熱されるサセプタが含まれてもよい。

エアロゾル生成装置５は、少なくとも１つのセンサー１０３を含んでもよい。少なくとも１つのセンサー１０３でセンシングされた結果は、制御部１０６に伝達され、センシング結果によって、制御部１０６は、ヒータの動作制御、喫煙の制限、シガレット（または、カートリッジ）挿入有/無判断、お知らせ表示のような多様な機能が行われるようにエアロゾル生成装置５を制御することができる。

例えば、少なくとも１つのセンサー１０３は、パフ感知センサーを含んでもよい。パフ感知センサーは、温度変化、流量(flow)変化、電圧変化及び／または圧力変化に基づいてユーザのパフを感知することができる。本明細書全体に亙って「パフ」は「吸入」と混用されうる。

また、少なくとも１つのセンサー１０３は、位置変化感知センサーを含んでもよい。位置変化感知センサーは、摺動自在に結合されたスライダの位置変化を感知することができる。

ユーザインターフェース１０４は、ユーザにエアロゾル生成装置５の状態について情報を提供することができる。例えば、ユーザインターフェース１０４は、視覚情報を出力するディスプレイまたはランプ、触覚情報を出力するモータ、音情報を出力するスピーカ、ユーザから入力された情報を受信するか、ユーザに情報を出力する入／出力（Ｉ／Ｏ）インターフェーシング手段（例えば、ボタンまたはタッチスクリーン）、データ通信を行うか、充電電力を供給されるための端子、及び／または外部デバイスと無線通信（例えば、WI-FI, WI-FI Direct, Bluetooth, NFC(Near-Field Communication）など）を行うための通信インターフェーシングモジュールなどの多様なインターフェーシング手段を含んでもよい。

メモリ１０５は、制御部１０６で処理されたデータ及び処理される多様なデータを保存することができる。メモリ１０５は、DRAM(dynamic random access memory), SRAM(static random access memory)、ROM(read-only memory), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory)などの多様な種類によっても具現される。

メモリ１０５には、エアロゾル生成装置５の動作時間、最大パフ回数、現在パフ回数、少なくとも１つの温度プロファイル及びユーザの喫煙パターンに係わるデータなどが保存される。また、メモリ１０５には、ヒータ１０２の温度を決定するために必要なデータがさらに保存されうる。

制御部１０６は、エアロゾル生成装置５の全般的な動作を制御することができる。制御部１０６は、少なくとも１つのプロセッサを含む。プロセッサは、多数の論理ゲートのアレイとして具現され、汎用的なマイクロプロセッサと、該マイクロプロセッサで実行されるプログラムが保存されたメモリの組合わせによっても具現される。また、他の形態のハードウェアによっても具現されるということを、本実施例が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、理解できるであろう。

制御部１０６は、少なくとも１つのセンサー１０３によってセンシングされた結果を分析し、後続して行われる処理を制御する。例えば、制御部１０６は、センサー１０３のセンシング結果に基づいてユーザのパフ（すなわち、エアロゾルが外部に放出される）を認識することができる。

制御部１０６は、少なくとも１つのセンサー１０３によってセンシングされた結果に基づいて、ヒータ１０２の動作が開始または終了されるように、ヒータ１０２に供給される電力を制御することができる。また、制御部１０６は、少なくとも１つのセンサー１０３によってセンシングされた結果に基づいて、ヒータ１０２が所定の温度まで加熱されるか、適切な温度を保持するように、ヒータ１０２に供給される電力の量及び電力が供給される時間を制御することができる。

パルス幅変調処理部１０７は、ヒータ１０２にPWM(Pulse Width Modulation)信号を伝達する方式を通じて、制御部１０６がヒータ１０２に供給される電力を制御させる。実施例によって、パルス幅変調処理部１０７は、制御部１０６に含まれる方式によっても具現され、パルス幅変調処理部１０７で出力されるＰＷＭ信号は、デジタルパルス幅変調信号(Digital PWM Signal)でもある。

スイッチ１０８は、制御部１０６またはパルス幅変調処理部１０７で生成された制御信号（ＰＷＭ信号）がヒータ１０２に伝達されるように、スイッチング動作を行う。一例として、スイッチ１０８がオン（ＯＮ）状態で動作するとき、ヒータ１０２に電力が供給され、スイッチ１０８がオフ（ＯＦＦ）状態で動作するとき、ヒータ１０２への電力供給が中断される。例えば、スイッチ１０８は、制御信号によってオン／オフ動作を行う電界効果トランジスタ(Field Effect Transistor、FET)でもある。

制御部１０６は、ヒータ１０２の加熱を要求する信号が感知されることにより、パルス幅変調処理部１０７及びスイッチ１０８を制御し、ヒータ１０２に電力を供給させうる。制御部１０６は、既設定のヒータ１０２の抵抗及びヒータ１０２に供給された電力に基づいて、ヒータ１０２に供給される電流Ｉ_ｐを決定することができる。ここで、既設定のヒータ１０２の抵抗は、ヒータ１０２の設計または製造時に決定される抵抗値でもあるが、それに限定されない。

例えば、制御部１０６は、ＰＷＭ信号によってヒータ１０２に印加された電圧と既設定のヒータ１０２の抵抗を用いてヒータ１０２への供給電流Ｉ_ｐを決定することができる。

フィードバック回路１０９は、電力が供給されることにより、ヒータ１０２に流れる電流をヒータ１０２から制御部１０６にフィードバックする。フィードバック回路１０９は、ヒータ１０２及び制御部１０６の間に接続され、ヒータ１０２を通じてどれ位の電流が流れるかを示すフィードバック電流Ｉ_ｆを制御部１０６に出力することができる。

ヒータ１０２の抵抗は、温度の影響を受け、よって、加熱によってヒータ１０２の温度が上昇することにより、ヒータ１０２の抵抗も変化する。これにより、ヒータ１０２に供給された電力及び既設定のヒータ１０２の抵抗に基づいて決定された供給電流Ｉ_ｐの値は、実際ヒータ１０２に流れる電流値と互いに異なり、フィードバック電流Ｉ_ｆと供給電流Ｉ_ｐとの差が発生することができる。

制御部１０６は、供給電流Ｉ_ｐとフィードバック電流Ｉ_ｆとを比較し、比較結果に基づいて、ヒータ１０２に供給される電力を制御する。制御部１０６は、供給電流Ｉ_ｐとフィードバック電流Ｉ_ｆとの差値を求め、差値に基づいて、ヒータ１０２の温度を推定することができる。また、制御部１０６は、推定された温度によってヒータ１０２に供給される電力を制御することができる。

制御部１０６は、供給電流Ｉ_ｐとフィードバック電流Ｉ_ｆとの差値と、ヒータ１０２の温度間の関係に基づいて、ヒータ１０２の温度を推定することができる。例えば、電流差値とヒータ１０２の温度との関係は、エアロゾル生成装置５のメモリ１０５にルックアップテーブル（ＬＵＴ）の形態に予め保存されうる。電流差値別に対応するヒータ１０２の温度は、実験的に決定されうる。例えば、標準環境で供給電流Ｉ_ｐとフィードバック電流Ｉ_ｆとの差値とヒータ１０２の温度を繰り返して測定することで、電流差値及び温度値ととの関係が決定され、決定された対応関係がルックアップテーブルの形でメモリ１０５に保存されうる。

制御部１０６は、そのようなルックアップテーブルにアクセスして供給電流Ｉ_ｐとフィードバック電流Ｉ_ｆとの計算された差値と対応する温度を識別し、識別された温度をヒータ１０２の温度に決定することができる。

一実施例において、制御部１０６は、推定されたヒータ１０２の温度が温度プロファイルによる希望温度に到達するか、希望温度に保持されるようにヒータ１０２に供給される電力の量及び電力が供給される時間を制御することができる。

他の実施例において、制御部１０６は、推定されたヒータ１０２の温度によって、既定の電力量をヒータ１０２に供給することができる。推定されたヒータ１０２の温度と供給電力量との関係も、ルックアップテーブルの形態にメモリ１０５に保存される。その場合、制御部１０６は、ヒータ１０２の温度が推定されれば、ルックアップテーブルにアクセスして、ヒータ１０２の温度と対応する電力値を識別し、識別された電力値に対応する電力量がヒータ１０２に供給されるように制御することができる。

例えば、既定の電力値は、各パフカウントに対して互いに異なる電力値を含んでもよい。すなわち、ヒータ１０２の温度がＴ１と推定されれば、最初の吸入検出時にＰ１１の電力、２回目吸入検出時にＰ１２の電力、３回目吸入検出時にＰ１３の電力などがヒータ１０２に供給され、ヒータ１０２の温度がＴ２と推定されれば、最初の吸入検出時にＰ２１の電力、２回目吸入検出時にＰ２２の電力、３回目吸入検出時にＰ３３の電力などがヒータ１０２に供給される。

図５は、一実施例によるエアロゾル生成装置の動作方法を示すフローチャートである。

段階Ｓ５１０において、エアロゾル生成装置は、ヒータ１０２に電力を供給する。例えば、エアロゾル生成装置は、ＰＷＭ信号を生成し、生成されたＰＷＭ信号によってヒータに電力を供給することができる。

段階Ｓ５２０において、エアロゾル生成装置は、ヒータに電力が供給されることにより、ヒータに流入され、ヒータからフィードバックされる電流を獲得（すなわち、測定）する。

段階Ｓ５３０において、エアロゾル生成装置は、既設定のヒータの抵抗及びヒータに供給された電力に基づいた計算によってヒータに供給されると予想される供給電流Ｉ_ｐを決定する。エアロゾル生成装置は、供給電流Ｉ_ｐとヒータからフィードバックされた電流Ｉ_ｆを比較し、供給電流Ｉ_ｐとフィードバック電流Ｉ_ｆとの差値を計算する。

段階Ｓ５４０において、エアロゾル生成装置は、段階Ｓ５３０での比較結果に基づいてヒータに供給される電力を制御することができる。エアロゾル生成装置は、供給電流Ｉ_ｐとフィードバック電流Ｉ_ｆとの差値に基づいてヒータの温度を推定することができ、推定された温度によってヒータに供給される電力を調節することができる。

例えば、エアロゾル生成装置は、供給電流Ｉ_ｐとフィードバック電流Ｉ_ｆとの差値と、ヒータの温度との関係に基づいてヒータの温度を推定することができる。供給電流Ｉ_ｐとフィードバック電流Ｉ_ｆとの差値と、ヒータの温度との関係は、ルックアップテーブルの形態にエアロゾル生成装置に予め保存されうる。エアロゾル生成装置は、保存されたルックアップテーブルにアクセスして供給電流Ｉ_ｐとフィードバック電流Ｉ_ｆとの差値と対応する温度を識別し、識別された温度に基づいてヒータの温度を推定することができる。

図５は、段階Ｓ５１０ないし段階Ｓ５４０を順次に記載しているが、これは、本実施例の技術的思想を例示的に説明したものに過ぎず、時系列的な順序に限定されるものではない。本開示が属する技術分野の通常の知識を有する者であれば、本開示の本質的な特性から外れない範囲で記載された順序を変更するか、１つ以上の段階を並列的に行うなど、多様に変形して適用可能であろう。

一方、前述したエアロゾル生成装置の動作方法は、コンピュータで実行されるプログラムによって作成可能であり、コンピュータで読み取り可能な記録媒体を用いて、前記プログラムを動作させる汎用デジタルコンピュータによっても具現される。また、前述したエアロゾル生成装置の動作方法で使用されたデータの構造は、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に複数の手段を通じて記録されうる。前記コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、マグネチック記録媒体（例えば、ROM、RAM、USB、フロッピーディスク、ハードディスクなど）、光学的記録媒体（例えば、CD-ROM、DVDなど）のような記録媒体を含む。

実施例は、ヒータの温度を感知するための別途のセンサーを使用せずとも、ヒータからフィードバックされる電流を用いてヒータの温度を推定することにより、適する温度にヒータを加熱するエアロゾル生成装置を提供することができる。したがって、ユーザは、均一な喫煙経験を有することができる。

図４の制御部１０６、ユーザインターフェース１０４、スイッチ１０８、フィードバック回路１０９、及びセンサー１０３のような図面において、ブロックと表現される構成要素、要素、モジュールまたはユニット（「構成要素」と総称）のうち、少なくとも１つは、前述した例示的な実施例によってそれぞれの機能を行う多様な数のハードウェア、ソフトウェア及び／またはファームウェア構造として具現されうる。例えば、それらのコンポーネントのうち、少なくとも１つは、メモリ、プロセッサ、論理回路、ルックアップテーブルのような１つ以上のマイクロプロセッサの制御を通じてそれぞれの機能が行える直接回路構造、または他の制御装置を使用することができる。また、これら構成要素のうち、少なくとも１つは、モジュール、プログラムまたはコードの一部によって具体的に具現され、これは、特定論理機能を行うための１つ以上の実行可能な命令を含んでおり、１つ以上のマイクロプロセッサまたは他の制御装置によって実行される。また、これら構成要素のうち、少なくとも１つは、それぞれの機能を行う中央処理装置（ＣＰＵ）、マイクロプロセッサなどのプロセッサを含むか、これによって具現されうる。それらのコンポーネントのうち、２以上は、１以上の単一コンポーネントに結合され、単一コンポーネントは、結合された２以上のコンポーネントの全動作または機能を行うことができる。また、それらのコンポーネントのうち、少なくとも１つの機能のうち、一部は、他のコンポーネントによっても行われる。また、バス（ｂｕｓ）は、前記ブロック図に図示されていないが、コンポーネントを介した通信は、バスを通じて行われる。前記例示的な実施例の機能的な側面は、１つ以上のプロセッサで実行されるアルゴリズムによって具現される。また、ブロックまたは処理段階によって表現された構成要素は、電子構成、信号処理及び／または制御、データ処理などのための任意の数の関連技術を採用することができる。

実施例の効果は、前述したところに限定されず、言及されていない他の効果は、本明細書及び添付図面を通じて当業者によって明確に理解されるであろう。

本実施例に係わる技術分野で通常の知識を有する者は、前記記載の本質的な特性から外れない範囲で変形された形態によって具現されるということを理解できるであろう。したがって、開示された方法は、限定的な観点ではなく、説明的な観点で考慮されねばならない。本発明の範囲は、前述した説明ではなく、請求範囲に示されており、それと同等な範囲内にある全ての差は、本発明に含まれていると解釈されねばならない。

Claims

電力が供給されることによってエアロゾル生成物質を加熱してエアロゾルを生成するヒータと、
前記ヒータに供給される電力を制御する制御部と、
前記ヒータの温度を推定するために設けられ、前記電力が供給されることによって前記ヒータに流れる電流を前記ヒータから前記制御部にフィードバックするフィードバック回路と、を含み、
前記ヒータの設計または製造時に設定される既設定の前記ヒータの抵抗及び前記ヒータに供給された電力に基づいた計算によって前記ヒータに供給されると予想される供給電流と、前記フィードバック回路によってフィードバックされるフィードバック電流の間の差を計算し、
前記ヒータの温度上昇によって前記ヒータの抵抗が変化することで発生した、前記供給電流と前記フィードバック電流との前記差に基づいて、前記ヒータの温度を推定し、
前記推定された温度により前記ヒータに供給される前記電力を制御する、エアロゾル生成装置。
前記供給電流と前記フィードバック電流との差と、前記ヒータの温度との関係をルックアップテーブルの形態に保存するメモリをさらに含む、請求項１に記載のエアロゾル生成装置。
前記制御部は、
前記ルックアップテーブルにアクセスし、前記供給電流と前記フィードバックされた電流との差に対応する温度を識別し、前記識別された温度に基づいて、前記ヒータの温度を推定する、請求項２に記載のエアロゾル生成装置。
ヒータに電力を供給する段階と、
前記ヒータの温度を推定するために、前記ヒータに前記電力が供給されることによって前記ヒータからフィードバックされるフィードバック電流を獲得する段階と、
前記ヒータの設計または製造時に設定される既設定の前記ヒータの抵抗及び前記ヒータに供給された電力に基づいた計算によって前記ヒータに供給されると予想される供給電流と、前記フィードバック電流を比較する段階と、
前記比較の結果に基づいて、前記ヒータに供給される電力を制御する段階と、を含み、
前記供給電流と、前記フィードバック電流を比較する段階は、
前記ヒータの温度上昇によって前記ヒータの抵抗が変化することで発生した、前記供給電流と前記フィードバック電流との差を計算する段階を含み、
前記ヒータに供給される電力を制御する段階は、
前記差に基づいて前記ヒータの温度を推定する段階と、
前記推定された温度により前記ヒータに供給される前記電力を制御する段階と、を含む、エアロゾル生成装置の動作方法。
前記ヒータの温度を推定する段階は、
前記供給電流と前記フィードバック電流との差と、前記ヒータの温度との関係を示す既保存のルックアップテーブルにアクセスする段階と、
前記供給電流と前記フィードバック電流との差に対応する温度を識別する段階と、
前記識別された温度に基づいて、前記ヒータの温度を推定する段階と、を含む、請求項４に記載の方法。